【摘要】： 21世紀(jì)是人類全面開發(fā)利用海洋的新世紀(jì)。深海空間站是一個有助于充分利用我國海洋資源的平臺。為保證深海空間站的正常運(yùn)轉(zhuǎn),由穿梭潛器來保障物資及人員的輸送。本論文的主要工作以穿梭潛器所需的超短基線定位為背景,研究了高精度超短基線定位技術(shù)、多目標(biāo)定位技術(shù)、安裝誤差校準(zhǔn)技術(shù)和位姿測量技術(shù)。 超短基線定位系統(tǒng)的定位精度主要取決于基陣測向精度。由Cramer-Rao下限理論可知,相位差的估計(jì)精度取決于信號的信噪比和帶寬。為了得到更高的定位精度,考慮從系統(tǒng)基陣陣型上打破傳統(tǒng)超短基線基陣設(shè)計(jì)的束縛,設(shè)計(jì)適合本系統(tǒng)的新陣型。而在大孔徑陣型條件下,抗模糊成為挑戰(zhàn)性的難點(diǎn)。本文對窄帶信號提出了利用脈沖對相位抗模糊的方法,對寬帶信號的提出了一種易于工程實(shí)現(xiàn)的相位解纏繞方法。理論分析和仿真結(jié)果都證明本文提出的抗模糊方法成功的解決了這一問題,從而在保證定位精度的條件下簡化了基陣,降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。 超短基線定位系統(tǒng)除了聲學(xué)定位設(shè)備外還配備有GPS設(shè)備和姿態(tài)傳感器,這樣整個系統(tǒng)的傳感器就至少包括水聲傳感器、姿態(tài)傳感器、GPS天線。然而各個傳感器所在的坐標(biāo)系并不能保證在同一坐標(biāo)下,各個傳感器所在的坐標(biāo)系之間存在著角度偏差,這種偏差是可以通過安裝誤差校準(zhǔn)來修正的。基于平均聲速的常規(guī)安裝誤差校準(zhǔn)技術(shù)在深水條件下由于忽略了聲線彎曲而存在較大的誤差,無法滿足高精度定位要求;針對這一問題,本文提出了一種基于聲線跟蹤的安裝誤差校準(zhǔn)方法,仿真和試驗(yàn)證明了該方法的有效性。 為實(shí)現(xiàn)水下對接,需要知道穿梭潛器和深海空間站的相對位姿信息。本文研究了基于COSTAS陣列的跳頻信號和基于OFDM調(diào)制與GOLD序列相結(jié)合的多目標(biāo)定位技術(shù),在此基礎(chǔ)上提出了一種位姿解算算法,并導(dǎo)出了對接的準(zhǔn)則。最后通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了該位姿解算算法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：P754.3
【圖文】：

水下系統(tǒng)由生活區(qū)和工作區(qū)組成。為保，由穿梭潛器來保障物資及人員的輸送。此穿梭潛[6，v〕相類似，由水面平臺投放，在聲學(xué)定位設(shè)備的引空間站的對接口對接，實(shí)施人員和物資的干式轉(zhuǎn)移證深�？臻g站正常運(yùn)轉(zhuǎn)，穿梭潛器必須能夠準(zhǔn)確地對接。水下對接的核心是水下引導(dǎo)、對接技術(shù)，囊機(jī)器人等多門學(xué)科[8l。高精度水聲定位與導(dǎo)航技術(shù)條件。以往水下潛器多采用長基線定位方式，隨著位技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得超短基線不僅設(shè)備簡單裝了極大提高，故而越來越多的潛器選用超短基線作odsHole海洋研究所的odyssey一IB和Remus潛器、er和日本川崎重工的m盯ine一bird上都選用了超短基度水聲定位【’“J。

Figure1.2Basics加e恤 eofthedoekingsystem圖 1.2中的超短基線聲學(xué)換能器基陣由四個接收基元和一個發(fā)射基元組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.3所示，發(fā)射換能器在基陣的中心，四個接收基元按逆時針方向排列，在同一軸上的間距L為32cm。基陣方便拆裝，可固定安裝在母船上，也可自由吊放于舷側(cè)。由于穿梭潛器為深潛潛器，因而該超短基線定位系統(tǒng)為深水超短基線定位系統(tǒng)，其聲學(xué)換能器基陣為深水耐壓換能器基陣。匕匕 LLL、 }}}圖1.3超短基線基陣示意圖 Figure1.3SehematieoftheUSBLarray

圖1.2對接系統(tǒng)的基本構(gòu)成Figure1.2Basics加e恤eofthedoekingsystem圖1.2中的超短基線聲學(xué)換能器基陣由四個接收基元和一個發(fā)射基元。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.3所示，發(fā)射換能器在基陣的中心，四個接收基時針方向排列，在同一軸上的間距L為32cm。基陣方便拆裝，可固定母船上，也可自由吊放于舷側(cè)。由于穿梭潛器為深潛潛器，因而該超定位系統(tǒng)為深水超短基線定位系統(tǒng)，其聲學(xué)換能器基陣為深水耐壓換陣。匕匕LLL、}}}

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 李鐵;聶鵬;李想;;水下定位系統(tǒng)傳感器安裝誤差標(biāo)定技術(shù)研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2010年06期

2 楊保國;鄭翠娥;張殿倫;李昭;;非線性參數(shù)估計(jì)在超短基線安裝校準(zhǔn)中的應(yīng)用[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2010年07期

3 勇俊;李昭;鄭翠娥;孫大軍;;超短基線純方位定位的目標(biāo)搜索航跡規(guī)劃[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2012年04期

相關(guān)會議論文 前1條

1 錢洪寶;孫大軍;;水聲定位系統(tǒng)現(xiàn)狀[A];中國聲學(xué)學(xué)會水聲學(xué)分會2011年全國水聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李想;水下高速運(yùn)動目標(biāo)軌跡測量技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王曉雪;分?jǐn)?shù)階Fourier變換在水聲定位中的應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

本文編號：2746883